PLAフィラメントは導電性ですか（フィラメントは導電性ですか）？

実際に電気を運ぶことができるフィラメントがいくつかあることをご存知ですか？それらは広く知られていないか、そのために使用されていないかもしれませんが、いくつかのめちゃくちゃ興味深いプロジェクトを印刷することができる導電性フィラメントが確かにそこにあります。

ここで問題となるのは、通常のPLAはどの程度導電性であり、導電性のPLAバリアントはありますか？

この記事では、これらの質問の両方に回答するとともに、導電性フィラメントを使用して印刷するときに発生する可能性のある問題、入手するフィラメントなどについて説明します。

それでは、始めましょう！

PLAフィラメントは導電性ですか？

PLAは、抵抗率が10 ¹⁶ のオーダーであるため、非導電性フィラメントのカテゴリに分類されます。 Ωmは、他のほとんどのプラスチックタイプと同様に、固体状態（低温）である限り、優れた電気絶縁材料になります。加熱すると、PLAは柔らかくなり、導電性が高くなり、断熱材として安全に使用できなくなります。

ポリ乳酸（PLA）は生分解性の熱可塑性プラスチックであり、先ほど述べたように、室温から約70°Cの範囲で優れた電気絶縁体になります。 PLAは、抵抗率と破壊強度（最大70°C）が低密度ポリエチレン（LDPE）やその他の石油由来のプラスチックポリマーに類似しており、固体状態では非常に非導電性であるため、電気絶縁のニーズに使用できます。状態。

そうは言っても、電気アプリケーションでPLAを絶縁体として使用する場合の問題は、その電気伝導率が温度に大きく依存することです。ガラス転移温度Tg（70°C）を超える温度では、PLAの電気伝導率が大幅に増加します。

この理由は、PLAがTgを超える温度でゴム状の状態に移行し、分子鎖のマイクロブラウン運動により、電気伝導率が突然大幅に上昇するためです。

PLAは温度の上昇とともに絶縁特性を失うため、短絡につながる可能性があるため、高熱を発生する電気アプリケーションで使用することはお勧めできません。ただし、PLAは、低電圧および低熱のアプリケーションでの使用に完全に適しています。

導電性フィラメントはありますか？

現在、限られた範囲の導電性フィラメントが利用可能であり、DIYコミュニティの間で急速に人気が高まっています。しかし、あまり興奮しないでください。現時点では、これらのフィラメントは単純な回路や小さな電子プロジェクトでの使用にのみ適していますが、埋め込みLEDで装飾された3Dモデルから自動まで、便利でエキサイティングなものを作成するために使用できます。 -ベッドレベリングセンサー。

最も人気があり、私の知る限り、有用な導電性フィラメントはProtopastaの導電性PLAです。抵抗率は1センチメートルあたり15オームで、センサー、ボタン、LEDライトなどの単純な電子部品の接続に適しています。

導電性PLAフィラメントは、通常、グラフェン、黒鉛化炭素、およびその他の添加剤を添加することによって形成され、通常のPLAの導電性を高めます。これらは、電圧と電流がそれぞれ60ボルトと100 mA未満にとどまる低電圧回路にのみ適していますが、これらの制限はさまざまなフィラメントの種類とブランドによって異なる可能性があります。

これらのタイプのフィラメントを製造しているブランドは複数ありますが、これらのタイプの導電性フィラメントははるかに高価であり、複雑な回路などを作成することはできません。

これらのフィラメントはどの程度導電性ですか？

入手可能なすべてのフィラメントタイプとブランドが同じように導電性であるとは限らないため、購入する前にフィラメントの電気抵抗率に注意してください。

導電体の抵抗率は、その材料が電流の流れにどれだけ抵抗するかを示す尺度にすぎません。これはΩcmで測定され、導電率に反比例します。抵抗率が低いほど、材料の導電性が高くなります。

幸い、この情報はすべて、フィラメントロールまたはメーカーのサイトで入手できます。

導電性3Dプリントは魅力的な動作をし、X軸とY軸に沿って連続的にプリントされるため、一般にすべての平面で同じように導電性ではありませんが、Z軸に沿ってレイヤーは互いに重なり合って押し出されます。つまり、導電性が低くなります。接触面であるため、X軸およびY軸よりもZ軸に沿った導電率が低くなります。

基本的に、印刷の向きに関しては、最も導電性が必要な部分がより全体的な接触面を持つように、正しい向きで印刷されていることを確認する必要があります。

導電性フィラメントの例

導電性PLAプロトパスタフィラメント：抵抗率が15 ohm.cmのPLAベースのフィラメントで、直径1.75mmと2.85mmで利用できます。印刷温度は195〜225℃、ベッド温度は50〜60℃が必要です。

Electricfi導電性フィラメント： は、主に生分解性ポリエステル（おそらくPLA）と銅で構成される独自の金属-ポリマー複合材料です。価格は100グラムあたり196.00ドルで、抵抗率は0.006Ω.cmです。それは1.75mmと2.85mmの直径で利用可能です。印刷温度は130〜160℃、ベッド温度は50〜60℃が必要です。

SUNLU ABS導電性フィラメント： はABSベースのフィラメントで、1KGあたり40.01ドルかかります。直径1.75mmのみで入手可能です。印刷温度は220〜240℃、ベッド温度は20〜120℃が必要です。

AMOLEN導電性ブラックPLAフィラメント： PLAベースのフィラメントで、200グラムあたり22.99ドルかかります。抵抗率は1.42Ω.cmで、直径は1.75mmのみです。印刷温度は220〜250℃、ベッド温度は0〜50℃が必要です。

導電性フィラメントの使用

導電性フィラメントにより、軽量で耐久性があり、柔軟な低電圧電気回路を開発できました。これは、たとえば3D印刷された柔軟な電気センサーを衣服にシームレスに統合できるため、ウェアラブルエレクトロニクスの分野で画期的な製品と見なされています。

導電性フィラメントは、高度にカスタマイズされた電磁および無線周波数シールド、フィルター、アンテナ、およびその他のコンポーネントを印刷するための電気通信分野でも役立ちます。産業および科学研究所および医療機関は、敏感な機器を故障させる可能性のある競合信号に対して3DプリントされたEMIおよびRFシールドを使用することで恩恵を受けることができます。

エンジニア、メーカー、DIY愛好家は、導電性フィラメントを使用して、さまざまなタイプの回路、産業およびエンジニアリングアプリケーション向けのあらゆる形状の静電容量センサー、キーボード、ゲームコントローラー、エキサイティングなArduinoプロジェクトを作成できます。

導電性フィラメントは溶融して短絡するため、高電圧または高熱の用途には使用できないことを覚えておいてください。

導電性フィラメントをテストするための無料プリント

非常にクリエイティブな人々の中には、導電性フィラメントを使用して驚くべき3Dプリントを作成する方法を見つけた人もいれば、他の人よりも明らかに機能的な人もいますが、ここでは想像力が限界です。

• バッテリーテスター。
• 懐中電灯。
• 電動ターミネーター。

導電性フィラメントで印刷するように設計されたより独創的な3Dプリントを見つけることに興味がある場合は、Hackdayでこの記事をチェックするか、独自の検索エンジンを使用して印刷するファイルを見つけてください。

導電性フィラメントを使用した印刷の問題

短絡の問題：前述のように、PLAのガラス転移温度は約70°Cです。つまり、その温度に達すると、軟化して導電性が高まり、短絡につながる可能性があります。基本的に、導電性PLAは、これらの温度に決して近づかないことがわかっている場合を除いて、使用しないでください。

導電性フィラメントは研磨性があります ：導電性PLAには一般にカーボンが注入されており、これにより導電性が得られますが、押出機のノズルでは非常に研磨性が高くなります。真ちゅう製のノズルを使用している場合は、500gのフィラメントを印刷した後で交換する可能性があります。

ノズルの目詰まり ：導電性フィラメントは印刷が難しいため、目詰まりを防ぐために、印刷速度を下げ、ノズル温度も上げる必要があります。

結論

導電性フィラメントは、実際の銅配線を実際に置き換えることはできませんが、3D印​​刷の世界で最も楽しい追加機能の1つです。しかし、ゲームコントローラー、懐中電灯、または先ほどリンクしたLEDライトを備えたターミネーターヘッドを作成したい場合は、導電性フィラメントが最適です。

賢明に使用し、電気的短絡を避けることを忘れないでください！

この情報がお役に立てば幸いです。

良い一日を！

推奨製品のセクションを確認してください

当て推量を排除し、どのプリンター、フィラメント、またはアップグレードを取得するかを調査する時間を短縮できる推奨製品セクションを作成しました。これは非常に困難な作業であり、一般的に多くの混乱を招くことがわかっているためです。 。

初心者から中級者、さらには専門家にも適していると思われる3Dプリンターをほんの一握り選択しました。これにより、決定が容易になります。フィラメントとリストされているアップグレードはすべて、私たちによってテストされ、慎重に選択されました。 、したがって、どちらを選択しても意図したとおりに機能することがわかります。